生物技术药物检测方法进展

何文

(河南护理职业学院 河南安阳 455001)

1 前言

随着生命信息科学的迅猛发展和学科间知识技术的相互渗透,大大推动了生物技术药物的发展与进步。生物技术药物(biophar maceutics):是指所有以生物质(生物体、生物组织、细胞及其成分等)为原料制取的各种生物活性物质和人工合成类似物或通过现代生物技术(生物学、化学、医药学和DNA重组技术)制成的药物和保健品(蛋白质或核苷类)。例如:重组血浆因子、融合蛋白、疫苗和单抗等,主要用于防治心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病和遗传病等疑难病症,在临床上已经开始广泛应用。

生物技术药物量微而活性强,副作用较小、安全性较高。但由于生物技术药物中复杂的蛋白质或多肽大分子结构,因此在分析检测的过程中要注意药物内部反应机制是大分子与大分子或大分子与小分子间的反应,不同于小分子的简单快速反应。因此,在对生物技术药物进行定性和定量检测时,除了采用一些常规的化学仪器分析方法外,还需要建立专门的生物技术药物分析检测方法。

2 生物技术药物分析检测方法

2.1 化学仪器分析法

在化学仪器分析中主要用到的方法有色谱法、光谱法、电泳法、质谱法和核磁共振法等。对于生物技术药物中蛋白质含量的分析测定普遍使用的方法是高效液相色谱法,该方法根据蛋白质多肽的分子质量大小、极性等特征使样品获得分离,分辨率及特异性高。例如:采用高效液相色谱法可准确检测出生物样品中儿茶酚胺的含量。在蛋白质分析中普遍使用的技术还有毛细管电泳法,该技术由于分辨率高、样品量少、灵敏度高、操作简单省时等优点已广泛应用于氨基酸、多肽、核苷酸的分离分析。与色谱法分析原理不同,光谱法则是利用生物技术药物中蛋白质、多肽和核酸对光谱的吸收特性对蛋白质、多肽和核酸进行定性或定量分析。常用光谱法有紫外光谱法、荧光光谱法、红外光谱法等。例如,临床上已广泛采用荧光法对微生物病毒进行定量检测。随着软电离技术的迅速发展,对于一些具有复杂结构的大分子生物聚合物,质谱法可将其进行电离分解后在电场和磁场作用下进行离子质量分析,从而获得有机物分子式和结构信息,方法高效、快速准确。将色谱法与质谱联用可形成更强有力的联用分析技术,实现对极低浓度的生物样品的含量测定和蛋白质多肽类药物的代谢动力学研究。核磁共振是一种吸收光谱(1HNMR和13C-NMR应用广泛)。1H-NMR可以提供分子中氢原子所处的化学环境、相对数目以及分子构型等有关信息,13C-NMR直接提供有关分子骨架的结构信息。光谱携带大分子生物聚合物结构信息经过计算机处理,可确定氨基酸序列、核酸的分析和定量混合物中的各组分含量分析等。将核磁共振技术与高效液相色谱法或毛细管电泳法联用,分析能力强大并能拓展其在生命科学领域中的应用范围。但质谱,核磁共振仪器精密昂贵,工作环境操作技术要求高,普及性受限。

2.2 生物技术分析法

生物技术分析法主要包括:免疫学法、放射性同位素示踪法、生物鉴定法和量热法等。免疫学法是利用蛋白质多肽抗原与相应抗体(单克隆或多克隆抗体)可以特异性识别结合的特点(结合比色法),借助显微镜观察定位,对蛋白质多肽进行定性定量分析。常用免疫学方法有免疫荧光法和酶联免疫吸附剂测定法。免疫荧光法:是将目标抗体标上荧光素,借助荧光显微镜进行抗原示踪定位的检测技术;酶联免疫吸附剂测定法:又称酶联免疫法,或ELISA法,是在酶免疫技术基础上发展起来的一种新兴的免疫检测方法,该方法是将可以催化底物发生显色反应的酶进行标记,然后通过显色进行分析检测的一种前沿特殊试剂检测方法。例如,动物血清蛋白药物或动物性食品中农药残留的ELISA法建立等。而放射性同位素示踪法则是将目标性分子或产物用放射性同位素标记(与内源物质区别),以研究目标分子或产物的体内分布、代谢行为。放射性同位素示踪法和免疫学方法虽然能够描述蛋白质多肽类药物的体内动力学行为,但不能够直接反映出蛋白质多肽类药物的生物活性和稳定性。

生物鉴定法和量热法则分别依据生物药物的特异性反应原理和放热吸热原理对药物的生物活性和稳定性进行分析研究。例如,生物鉴定法利用组织或细胞对蛋白质多肽类药物的某种特异反应,界定药物是否具有生物活性,根据制剂-效应曲线对目标蛋白质多肽类药物进行定性定量分析。量热法则是通过测定样品在受热过程中的放热和吸热行为来研究样品中各组分相互作用及状态变化的一种方法,该方法多用于多肽的热稳定和结构分析。

在对生物技术药物的生物活性,稳定性和代谢动力学研究中,通常将化学仪器分析方法与生物技术分析方法联合应用。例如,将高效液相色谱与同位素、免疫学检测技术联用;荧光光谱法与免疫检测技术联用;质谱与核磁共振技术与免疫、生物鉴定法联用等。分析联用技术的迅速发展,为生物技术药物的检测提供了更为宽阔的发展前景。

[1]马大龙.生物技术药物.北京:科学出版社,2001.

[2]叶婷,梁文权.生物技术制剂的发展状况.医学导报,2000,19(3):265.